一种耐磨且可修复的超疏水金属网及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨且可修复的超疏水金属网及其制备方法，所述制备方法包括：(1)将金属网清洗，除去表面附着的有机污染物和灰尘；(2)将清洗干净的金属网置于聚二甲基硅氧烷的正己烷溶液中浸泡3～5分钟，之后将金属网取出，置于120℃烘箱中固化2h，得到表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网；(3)用火焰的外焰燃烧所述表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网，得到耐磨且可修复的超疏水金属网。本发明专利技术的制备方法简单易操作，反应条件温和，制备的金属网表面具有良好的粗糙结构，而且除了具有优异的超疏水特性之外，还具有良好的耐久性，在经反复机械摩擦失去超疏水特性后，仅通过火焰外焰再次燃烧处理即可恢复超疏水特性，可规模化应用于油水分离领域。用于油水分离领域。用于油水分离领域。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨且可修复的超疏水金属网及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能性材料领域，特别是涉及一种耐磨且可修复的超疏水金属网及其制备方法。

技术介绍

[0002]世界范围内频繁发生的海上溢油事故以及日常生活和工业过程中排放的大量含油废水，不仅对海洋环境和水生生态系统造成了巨大威胁，也对人类健康造成了巨大威胁。油水分离是处理油水混合物的重要工艺，因此受到广泛关注。传统的油水分离方法包括重力分离、沉淀、过滤等方法。然而，上述方法由于分离效率低或操作步骤复杂，在油水分离的通用性、易用性和适应性方面仍存在不足。因此，如何有效分离油水混合物一直是一个世界性的难题。
[0003]受特殊润湿性的启发，通过合成具有合理化学成分和表面粗糙度的界面超润湿材料引起了广泛关注。基于表面化学和粗糙度的结合，利用特殊的润湿性设计出具有超润湿性的先进分离材料是实现油水分离有效且便捷的途径。目前已经开发出具有超疏水/超亲油特性的功能界面材料，如金属膜、棉花、气凝胶、海绵等，为油/水分离提供了有效的解决方案。其中，金属网膜因其机械强度高、热稳定性和化学稳定性好等优点，在废水分离实践中得到了广泛的应用。目前各种具有超疏水和超亲油特性的金属网膜已经被开发出来。然而，大多数金属网材料在被污染或严重磨损后很容易失去其优异的超润湿性。因此，仍然迫切需要提出新的方法和材料来克服目前技术的不足，满足超润湿性能材料的耐久性和可修复性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种耐磨且可修复的超疏水金属网及其制备方法，通过以金属网为基底，经聚二甲基硅氧烷表面修饰后，采用外焰燃烧处理，制备得到具有耐磨、耐溶剂性能的超疏水金属网，且所制得的金属网在经反复机械摩擦失去超疏水特性后，经火焰外焰再次燃烧处理即可恢复超疏水特性，克服了目前传统金属网材料耐久性差且表面润湿性能不可修复的缺点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0006]一种耐磨且可修复的超疏水金属网的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将金属网清洗，除去表面附着的有机污染物和灰尘；
[0008](2)将清洗干净的金属网置于以正己烷为溶剂的聚二甲基硅氧烷溶液中浸泡3～5分钟，之后将金属网取出，置于80～129℃烘箱中固化2h，得到表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网；
[0009](3)用火焰的外焰燃烧所述表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网，得到耐磨且可修复的超疏水金属网。
[0010]作为上述方案的进一步改进，所述聚二甲基硅氧烷中加入有硬化剂，聚二甲基硅
氧烷与硬化剂的质量比为1:0.05～0.1。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述聚二甲基硅氧烷的固含量为5～20％wt。
[0012]作为上述方案的进一步改进，执行步骤(1)后，可根据所述聚二甲基硅氧烷的固含量重复执行步骤(2)一至三次，最后执行步骤(3)。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述外焰为酒精灯、蜡烛或烷烃类喷枪产生的火焰外焰。
[0014]作为上述方案的进一步改进，所述步骤(1)中，采用乙醇和去离子水反复超声波清洗金属网；所述步骤(3)中，外焰燃烧的时间为5～10s。
[0015]作为上述方案的进一步改进，所述金属网包括铜网、不锈钢网、钛网、哈氏合金丝网中的一种。
[0016]本专利技术第二方面在于提供一种耐磨且可修复的超疏水金属网，由如上所述的制备方法制备得到。
[0017]本专利技术第三方面在于提供一种用于修复如上所述的超疏水金属网恢复超疏水特性的方法，所述方法为：超疏水金属网因外力摩擦失去超疏水特性，采用火焰的外焰燃烧金属网5～10s即可恢复其超疏水特性。
[0018]在经过外焰燃烧之后，金属网的表层温度急剧升高，造成PDMS分子链的断裂和碳化，底层的PDMS树脂分子链会断裂产生烷烃类低聚物气体和二氧化硅，导致树脂膜层开裂，产生粗糙结构，使金属网重新恢复超疏水特性。
[0019]作为上述方案的进一步改进，所述外焰为酒精灯、蜡烛或烷烃类喷枪产生的火焰外焰。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021]1、本专利技术以聚二甲基硅氧烷作为低表面能物质对金属网进行表面处理，经火焰外焰燃烧5～10s即可赋予金属网优异的超疏水/超亲油特性，而且所制备的金属网在经机械等外力破坏而失去超疏水特性后，可通过外焰燃烧处理的方式恢复超疏水/超亲油特性，表现出非常好的热修复性能，可用于大规模的产业化应用；
[0022]2、本专利技术所制备的金属网具有优异的环境稳定性，经pH为1～11的溶液浸泡12h或经饱和氯化钠溶液浸泡12h或者经UV光辐照12h，均能保持较好的超疏水稳定性；
[0023]3、本专利技术所制备的金属网具有优异的耐摩擦性能，在经砂纸循环摩擦多次后仍能保持超疏水特性。
附图说明
[0024]图1是未经任何处理的不锈钢网的扫描电镜图(SEM)；
[0025]图2是仅包覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)的不锈钢网的扫描电镜图(SEM)；
[0026]图3是实施例1所制备的超疏水不锈钢网的扫描电镜图(SEM)；
[0027]图4是实施例2所制备的超疏水铜网的扫描电镜图(SEM)；
[0028]图5是实施例3所制备的超疏水不锈钢网的扫描电镜图(SEM)；
[0029]图6是效果实施例1中三种不锈钢网处理前后疏水效果的光学图片；
[0030]图7(a)是效果实施例3中油水混合乳液分离前后的光学图片；
[0031]图7(b)是效果实施例3的油水分离效率统计图；
[0032]图8(a)、(b)是效果实施例4中不锈钢网置于强酸碱条件下与水的静态接触角和滚动角变化图；
[0033]图8(c)是效果实施例4中不锈钢网置于强光照辐射条件下与水的静态接触角和滚动角变化图；
[0034]图8(d)是效果实施例4中不锈钢网置于高NaCl浓度条件下与水的静态接触角和滚动角变化图；
[0035]图9(a)是效果实施例5循环实验的操作示意图；
[0036]图9(b)、(c)是效果实施例5中不锈钢网随着摩擦循环次数的增加表面与水的静态接触角和滚动角的变化图；
[0037]图9(d)是效果实施例5中不锈钢网磨损表面修复前的电镜图；
[0038]图9(e)是效果实施例5中不锈钢网磨损表面修复后的电镜图；
[0039]图10是本专利技术制备方法的制备流程示意图。
具体实施方式
[0040]为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0041]实施例1：
[0042]一种耐磨且可修复的超疏水不锈钢网的制备方法，如图10的流程图所示，包括如下步骤：
[0043](1)将网目数为200目的不锈钢网用乙醇和去离子水反复超声波清洗，除去不锈钢网表面附着的有机污染物和灰尘等；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨且可修复的超疏水金属网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属网清洗，除去表面附着的有机污染物和灰尘；(2)将清洗干净的金属网置于以正己烷为溶剂的聚二甲基硅氧烷溶液中浸泡3～5分钟，之后将金属网取出，置于80～129℃烘箱中固化2h，得到表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网；(3)用火焰的外焰燃烧所述表面经聚二甲基硅氧烷包覆的金属网，得到耐磨且可修复的超疏水金属网。2.根据权利要求1所述的耐磨且可修复的超疏水金属网的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷中加入有硬化剂，聚二甲基硅氧烷与硬化剂的质量比为1:0.05～0.1。3.根据权利要求1所述的耐磨且可修复的超疏水金属网的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷的固含量为5～20％wt。4.根据权利要求1或3所述的耐磨且可修复的超疏水金属网的制备方法，其特征在于，执行步骤(1)后，重复执行步骤(2)一至三次，最后执行步骤(3)。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青，谢东，陈骏佳，刘海露，李辰，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：